用于损伤型框架梁的修复结构及方法与流程

1.本发明涉及建筑加固技术领域，具体为一种用于损伤型框架梁的修复结构。


背景技术：

2.现役混凝土框架梁有很多是根据20世纪70年代或80年代初期颁布的设计标准建造的，其设计荷载等级总体偏低。随着后续使用功能的日益增长、重型电力设施的使用需求增加，造成的超载超限现象严重，加之钢材锈蚀与疲劳、混凝土劣化及破损等因素，极易导致结构或构件发生性能退化，具体表现为混凝土开裂、钢筋屈曲等。早期修建的框架梁有一定的损伤，且框架连续梁的负弯矩区会产生钢筋受压、混凝土板受拉的不利受力状态，使板面承受较大的拉应力而开裂。此时，结构的承载能力极限状态往往由负弯矩区混凝土板内的钢筋屈服控制。在正常使用极限状态下，负弯矩区板开裂、渗水会引起结构刚度退化和耐久性降低，已不能适应现有需求。
3.传统技术中，直接用碳纤维布处理损伤型框架梁的加固方法对框架梁的抗弯和抗剪承载力提高有限，材料利用率低，结构的刚度贡献很小，不适宜以控制结构变形为主的框架结构使用功能加固，也会造成加固框架梁会造成刚度不足，使其挠度过大。而单一使用钢板加固，会导致梁底用钢量过大，出现类似超筋破坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于损伤型框架梁的修复结构，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种用于损伤型框架梁的修复结构，包括u型钢板、cfrp布、混凝土梁柱现浇板节点组合体以及待修复的损伤型框架梁，所述混凝土梁柱现浇板节点组合体与待修复的损伤型框架梁连接，所述u型钢板于梁支座负弯矩区段出现梁端斜向裂缝的位置按梁跨度的六分之一对称布置，所述u型钢与所述混凝土梁柱现浇板节点组合体连接，所述cfrp布横向粘贴于梁中间正弯矩作用区段出现裂缝位置。
6.进一步，所述u型钢板由所述待修复的损伤型框架梁的梁两侧边钢板和所述待修复的损伤型框架梁的梁底部钢板焊接而成。
7.进一步，在所述梁两侧边钢板上设置对穿螺栓，在所述梁底部钢板设置植筋螺栓，二者均通过螺母紧固。
8.进一步，所述u型钢板与钢筋混凝土梁相连的侧面和底部上分别开设有第一排螺栓孔和第二排螺栓孔，所述第一排螺栓孔穿过所述对穿螺栓由所述螺母固定，所述第二排螺栓孔由所述植筋螺栓植入后由所述螺母固定，所述梁底部钢板的螺栓孔由所述植筋螺栓植入后由所述螺母固定。
9.进一步，所述混凝土梁柱现浇板节点组合体包括现浇板、相交框架梁、混凝土柱、加强钢板以及柱身钢板，所述加强钢板与所述梁底部钢板焊接，所述柱身钢板设置柱身植
筋螺栓，且在梁端下方与柱相交处设加劲板。
10.进一步，所述u型钢板和所述待修复的损伤型框架梁之间灌注结构胶，且所述u型钢板与混凝土表面交接处设置注浆孔和排气孔。
11.进一步，所述cfrp布通过树脂粘接在所述梁中间正弯矩作用区段出现裂缝位置上。
12.本发明实施例还提供如下技术方案：一种用于损伤型框架梁的修复方法，包括如下步骤：
13.s1，对待修复的损伤型框架梁进行修整处理，
14.s2，待修整完毕后，由所述待修复的损伤型框架梁的既有结构形成u型钢板，并使所述u型钢板于梁支座负弯矩区段出现梁端斜向裂缝的位置按梁跨度的六分之一对称布置，
15.s3，与待修复的损伤型框架梁连接构成混凝土梁柱现浇板节点组合体，并使所述混凝土梁柱现浇板节点组合体与所述u型钢板连接，
16.s4，在待修复的损伤型框架梁的梁中间正弯矩作用区段出现裂缝位置横向粘贴cfrp布。
17.进一步，具体的修整处理方式为：用手持式电动砂轮将原柱面或原梁面打磨平整，柱四周和梁边角部均磨出小圆角，用钢丝刷刷毛，用压缩空气吹净，接着对待修复的损伤型框架梁和所述混凝土梁柱现浇板节点组合体的混凝土柱加固区域的混凝土表面进行清底，处理完毕后，再对不平整的表面及风化表面用剔凿法修整，然后用聚合物砂浆修补抹压找平，粘贴表面用脱脂棉球沾丙酮擦拭干净。
18.进一步，所述混凝土梁柱现浇板节点组合体的柱身钢板除锈后贴附在柱四周圆角处，四周钢板拼焊后，将除锈后的u型钢板贴附在梁两侧边钢板和梁底部钢板上，再找准待修复的损伤型框架梁的钻孔位置，标出孔芯点，在表面进行钻孔并进行成孔清理，在成孔位置植筋螺栓后固定u型钢板，并对所述u型钢板与所述柱身钢板进行焊接，再对梁柱交界处的加劲板进行焊接。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、可解决因超载超限或因地下室底板整体抗浮或局部抗浮造成框架梁的损伤，适用于覆土后无法进行大规模卸载的情况。也可解决因服役年限较长，钢材退化或混凝土破损造成的损伤。该类结构承载力高、刚度大、受力可靠、抗震性能好、约束能力强。
21.2、施工便捷、周期短、简单有效，可有效地增强梁柱节点的协调变形作用，避免节点脆性破坏。
22.3、在负弯矩区段设置u型钢板，由于该处受力复杂区域，不仅增加了损伤型框架梁的负弯矩抵抗承载力，同时也利用侧向钢板，提高损伤型框架梁的抗剪承载力和刚度。
23.4、可以有效的利用u型钢板加固混凝土梁的多重作用，能明显提高抗弯承载力和受剪承载力，改善延性，能有效地抑制裂缝的开展，并能明显减小构件的挠度。
24.5、u型钢板和柱身钢板采用植筋螺栓进行固定，植筋螺栓带动其自身长度范围内的混凝土和整个钢板参与受力，其受力和传力的体系合理可靠。
25.6、在中间弯矩区段设置cfrp布，由于该部位通常为u型裂缝且控制作用为梁底正弯矩作用，不仅能解决框架梁的中间部位的损伤，同时也利用cfrp布自重轻施工方便的特
点，增加施工速度。
26.7、混凝土梁柱现浇板节点组合体进行包钢加固，可实现强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件的设计原则
附图说明
27.图1为本发明实施例提供的一种用于损伤型框架梁的修复结构的结构示意图；
28.图2为图1的a-a剖视图；
29.图3为图1的b-b剖视图；
30.图4为图3的c-c剖视图；
31.图5为本发明实施例提供的一种用于损伤型框架梁的修复结构的加劲板的示意图；
32.附图标记中：1、待修复的损伤型框架梁；2、u型钢板；3、cfrp布；4、混凝土梁柱现浇板节点组合体；5、结构胶；6、底层树脂；7、加劲板；21、梁支座负弯矩区段；132、螺母；31、梁中间正弯矩作用区段；32、梁中间段出现u型裂缝；33、v型槽；23、梁两侧边钢板；24、梁底部钢板；25、梁端斜向裂缝；222、植筋螺栓；231、对穿螺栓；40、现浇板；41、混凝土柱；42、柱身钢板；44、柱身植筋螺栓；401、相交框架梁；402、加强钢板。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明实施例提供一种用于损伤型框架梁的修复结构，包括u型钢板2、cfrp布3、混凝土梁柱现浇板节点组合体4以及待修复的损伤型框架梁1，所述混凝土梁柱现浇板节点组合体4与待修复的损伤型框架梁1连接，所述u型钢板2于梁支座负弯矩区段21出现梁端斜向裂缝25的位置按梁跨度的六分之一对称布置，所述u型钢与所述混凝土梁柱现浇板节点组合体4连接，所述cfrp布3横向粘贴于梁中间正弯矩作用区段31出现裂缝位置。优选的，所述u型钢板2由所述待修复的损伤型框架梁1的梁两侧边钢板23和所述待修复的损伤型框架梁1的梁底部钢板24焊接而成。在所述梁两侧边钢板23上设置对穿螺栓231，在所述梁底部钢板24设置植筋螺栓222，二者均通过螺母132紧固。请参阅图2，所述u型钢板2与钢筋混凝土梁相连的侧面和底部上分别开设有第一排螺栓孔和第二排螺栓孔，所述第一排螺栓孔穿过所述对穿螺栓231由所述螺母132固定，所述第二排螺栓孔由所述植筋螺栓222植入后由所述螺母132固定，所述梁底部钢板24的螺栓孔由所述植筋螺栓222植入后由所述螺母132固定。所述混凝土梁柱现浇板节点组合体4包括现浇板40、相交框架梁401、混凝土柱41、加强钢板402以及柱身钢板42，所述加强钢板402与所述梁底部钢板24焊接，所述柱身钢板42设置柱身植筋螺栓44，且在梁端下方与柱相交处设加劲板7。优选的，所述u型钢板2与混凝土梁柱现浇板节点组合体4的加强钢板402满焊连接。所述cfrp布3横向粘贴于梁中间正弯矩作用区段31出现裂缝位置，具体是梁中间段出现u型裂缝32的位置。优选的，cfrp布3横向粘贴于待修复的损伤型框架梁1的梁中间正弯矩作用区段
31，具体是先涂抹底层树脂6，待固化后形成光滑表面再涂抹粘结树脂。如此，本结构利用u型钢板2的负弯矩抵抗承载力和侧向刚度，可显著提高损伤型框架梁的抗剪承载力和刚度；可以有效的利用u型钢板加固混凝土梁的多重作用，能明显提高受剪承载力，改善延性，能有效地抑制裂缝的开展，并能明显减小构件的挠度。
35.作为本发明实施例的优化方案，所述待修复的损伤型框架梁1的梁两侧边钢板23和所述待修复的损伤型框架梁1的梁底部钢板24之间采用型号采用q355b级，厚度不小于10mm，连接方式采用满焊连接，焊缝等级为ⅱ级，其对接焊缝厚度不小于6mm。
36.作为本发明实施例的优化方案，植筋螺栓222或对穿螺栓231采用，螺栓直径为12mm，植入深度不小于15d，分布间距依据梁的损伤情况进行布置，可采用300mm。
37.作为本发明实施例的优化方案，所述u型钢板2和所述待修复的损伤型框架梁1之间灌注结构胶5，且所述u型钢板2与混凝土表面交接处设置注浆孔和排气孔。优选的，所述混凝土柱41和所述柱身钢板42之间的孔隙也灌注有环氧树脂型结构胶5。请参阅图3和图4，cfrp布3采用型号为i级300g/m2的单向高强度碳纤维布机编织物配合环氧树脂浸渍胶制成。
38.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图5，加劲板7分别设置在所述钢筋混凝土柱41四周与梁端相交处，一侧与梁底部的钢板焊接，另一侧面与柱侧的钢板焊接。优选的，加劲板7型号采用q355b级，厚度不小于5mm，焊缝等级为ⅱ级。u型钢板2和柱身钢板42采用植筋螺栓222进行固定，植筋螺栓222带动其自身长度范围内的混凝土和整个钢板参与受力，其受力和传力的体系合理可靠；加固后梁的裂缝出现较为均匀，植筋螺栓222间距一定时，为充分利用钢板强度，优先选用厚度较小的钢板；为进一步提高加固效果，优先选用采用卸荷加固法。在中间弯矩区段设置cfrp布3，由于该部位通常为u型裂缝且控制作用为梁底正弯矩作用，采用上述方案不仅能解决框架梁的中间部位的损伤，同时也利用cfrp布3自重轻施工方便的特点，增加施工速度。
39.本发明实施例还提供一种损伤型框架梁的修复方法，包括如下步骤：s1，对待修复的损伤型框架梁1进行修整处理，s2，待修整完毕后，由所述待修复的损伤型框架梁1的既有结构形成u型钢板2，并使所述u型钢板2于梁支座负弯矩区段21出现梁端斜向裂缝25的位置按梁跨度的六分之一对称布置，s3，与待修复的损伤型框架梁1连接构成混凝土梁柱现浇板节点组合体4，并使所述混凝土梁柱现浇板节点组合体4与所述u型钢板2连接，s4，在待修复的损伤型框架梁1的梁中间正弯矩作用区段31出现裂缝位置横向粘贴cfrp布3。优选的，具体的修整处理方式为：用手持式电动砂轮将原柱面或原梁面打磨平整，柱四周和梁边角部均磨出小圆角，用钢丝刷刷毛，用压缩空气吹净，接着对待修复的损伤型框架梁1和所述混凝土梁柱现浇板节点组合体4的混凝土柱41加固区域的混凝土表面进行清底，处理完毕后，再对不平整的表面及风化表面用剔凿法修整，然后用聚合物砂浆修补抹压找平，粘贴表面用脱脂棉球沾丙酮擦拭干净。所述混凝土梁柱现浇板节点组合体4的柱身钢板42除锈后贴附在柱四周圆角处，四周钢板拼焊后，将除锈后的u型钢板2贴附在梁两侧边钢板23和梁底部钢板24上，再找准待修复的损伤型框架梁1的钻孔位置，标出孔芯点，在表面进行钻孔并进行成孔清理，在成孔位置植筋螺栓222后固定u型钢板2，并对所述u型钢板2与所述柱身钢板42进行焊接，再对梁柱交界处的加劲板7进行焊接。
40.具体地，在修整处理后，可以根据设计确定u型钢板2和柱身钢板42的尺寸、个数，
进行放样下料，调直成型，并在其上钻孔，再用喷砂或砂轮打磨方法除锈。在对梁柱交界处的加劲板7进行焊接结束后，用环氧树脂胶泥在钢板外边缘与混凝土表面交接处封闭，留出排气口，并在上部灌注结构胶5处预留灌注口，用0.2～0.4mpa的压力将包钢灌注结构胶5压入灌注口。最后在加固面用水泥砂浆进行封闭，对u型钢板2、柱身钢板42和加劲板7进行防腐及防火处理。完成上述步骤后，再来处理梁中间正弯矩作用区段31出现裂缝，具体是，先行防腐及防火处理。
41.对梁中间正弯矩作用区段31出现的u型裂缝进行测量损伤评估，对裂缝进行氧树脂胶涂抹密闭或环氧树脂交灌缝处理，v型槽33内填充结构胶5，清除混凝土表面油污杂垢并对表面进行修平。其中对于缝隙小于0.2mm的裂缝用环氧树脂胶涂抹密闭；对于缝隙大于或等于0.2mm的裂缝，用环氧树脂胶灌缝处理。然后用滚筒刷在梁侧壁与底部裸露表面上均匀涂抹底层树脂胶，底层树脂6固化后形成光滑表面。接着用滚筒刷均匀在固化后的底层树脂6上均匀涂抹环氧树脂浸渍胶，并粘贴碳纤维布，粘贴时用滚筒往返滚压，若出现空鼓，用针筒注胶修补，保证有效粘贴面饱满度为100％，最后在碳纤维布上涂装耐火涂层。
42.作为本发明实施例的优化方案，修整处理还包括所述梁支座负弯矩区段21先进行凿毛处理，环氧树脂粘钢胶所涂覆的钢筋混凝土梁表面为干净平整表面。
43.作为本发明实施例的优化方案，在钻所述植筋孔前，对梁体和柱体既有钢筋位置进行探测，使所述植筋孔的位置避开既有钢筋。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。